水是我們最熟悉的物質，有3種狀態——固態的冰、液態的水和氣態的水蒸氣。美國能源部橡樹嶺國家實驗室的科學家近日首次發現，水在極端條件下還會有另外的特殊狀態——量子隧穿態。
據英國《每日郵報》報道，科學家將水分子限制在翡翠中常見的綠柱石內。綠柱石含有超小的六邊形通道，通道直徑只有約5個原子直徑大。結果發現，當水分子進入這一狹窄通道時，會產生隧穿效應，氫原子和氧原子發生位置變化，變成和常態下完全不同的組合狀態。
負責研究的橡樹嶺國家實驗室化學和工程材料分部科學家亞歷山大．科列斯尼科夫解釋說：「在低溫下，發生隧穿的水分子表現出量子運動，可穿透周圍的隔牆。這是在經典力學中無法解釋的一種現象。這說明水分子中的氧原子和氫原子發生移位，同時出現在通道內的6個對稱位置。」他強調，這一現象僅發生在量子世界內，不是根據日常生活經驗能想像的情況。
研究結果提示科學家需要深入理解水分子在微觀狀態下的存在方式，如水分子怎樣穿過細胞膜、碳納米管及各種礦物質。橡樹嶺國家實驗室研究人員勞倫斯．阿布維奇說：「這個發現表示我們對水的行為及水利用能量的方式有新理解。想像一下，也許在你的藍寶石或翡翠戒指中，水分子正發生我們實驗中所見到的那種量子隧穿現象，這很有趣。」◇
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